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PATENTANSPRÜCHE
1. Selbsttragendes zweischaliges, einen Hohlraum zwischen den Schalen aufweisendes Bauelement, insbesondere zur Verwendung als statisch nichttragendes Bauelement, wobei die Schalen zur gegenseitigen Übertragung von von aussen angreifenden Kräften an Kontaktstellen gegeneinander abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement in seinem Hohlraum einen Unterdruck gegenüber dem Atmosphärendruck aufweist.
2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuum in seinem Inneren veränderbar ist.
3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schalen aus luftdichtem Werkstoff bestehen und ihr Hohlraum durch eine die Schalen umgebende Abschlussdichtung (4) luftdicht verschlossen ist.
4. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalen zur Aufnahme des atmosphärischen Druckes durch im Hohlraum angeordnete Distanzglieder (5) gegenseitig abgestützt sind.
5. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Schalen zur Aufnahme des atmosphärischen Druckes gegenüber dem Unterdruck im Hohlraum in Zonen mit gekrümmter Oberfläche aufgeteilt ist.
6. Bauelement nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussdichtung und die Distanzglieder (5) Zwischenlagen sind, die aus einem ein- oder mehrschichtigen, deformierbaren Werkstoff bestehen.
7. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum zwischen den Schalen durch eine Trennwand (8) unterteilt ist.
8. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Hohlraum ein Gas mit niedriger Wärmeleitfähigkeit eingefüllt ist.
Die Erfindung bezieht sich auf ein selbsttragendes zweischaliges, einen Hohlraum zwischen den Schalen aufweisendes Bauelement, insbesondere ein statisch nichttragendes Bauelement, wobei die Schalen zur gegenseitigen Übertragung von von aussen angreifenden Kräften an Kontaktstellen gegeneinander abgestützt sind.
Es ist bekannt, aus Kunststoff oder anderen ähnlichen Materialien zweischalige Wände werkmässig herzustellen und anschliessend an der Baustelle zu versetzen. Es ist auch bekannt, dass im Flugzeugbau zum Herstellen von Zellkernelementen die Verklebung mit einem vorübergehenden Vakuum vorgenommen wird.
Durch die moderne Skelettbauweise im Bauwesen hat die Aussenwand ihre tragende Funktion verloren. Sie hat lediglich die bauphysikalischen Aufgaben zu erfüllen. Die bis heute bekannten Konstruktionen für Wände im Bausektor sind mit einem grossen Arbeitsaufwand und dadurch mit hohen Kosten verbunden. Eine spätere Umgruppierung von Wandelementen ohne Beschädigung infolge Befestigungsstellen ist meist nur bedingt möglich. Bis heute sind im Bausektor noch keine Bauelemente geschaffen worden, die in grossflächiger Anordnung und mit annehmbaren Kosten, einen gesteuerten Wärme-, bzw. Kälte- und Schalldurchgang ermöglichen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein selbsttragendes zweischaliges Bauelement der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das sowohl für die Herstellung von fest versetzten Aussenwänden als auch für Decken, festen und verschiebbaren Trennwänden, Fenstern, Türen, Toren und dgl., verwendbar ist, und das erlaubt, dank einer konstruktiv einfachen Gestaltung Lohnkosten niedrig zu halten.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Bauelement vorgeschlagen, das nach dem Anspruch 1 gekennzeichnet ist. Ein sehr wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, dass durch die Möglichkeit der Wahl des Vakuumwertes im Innern des Bauelementes dessen Isoliereigenschaften für Wärme- und Schallleitung in entsprechenden Grenzen einstellbar sind.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:
Fig. 1 in perspektivischer, auseinandergezogener Darstellungsweise die Hauptteile eines zweischaligen Bauelementes mit im Querschnitt nach innen wenigstens angenähert parabolisch gekrümmten Flächenabschnitten und einer zwischen den Schalen liegenden Trennplatte;
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 1, ebenfalls in auseinandergezogener Darstellungsweise;
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie B-B in Fig. 1, wobei die Teile im fertigen Zustand des Bauelementes gezeigt sind;
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie C-C in Fig. 1 in der Darstellungsweise nach Fig. 3;
Fig. 5 in ähnlicher Darstellungsweise wie Fig. 1 ein Bauelement der erfindungsgemässen Art mit im Querschnitt nach aussen gekrümmten Flächenabschnitten und einer zwischen den Schalen liegenden Trennplatte;
;
Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie D-D in Fig. 5 in der Darstellungsweise nach Fig. 2 bzw. 5;
Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie E-E in Fig. 5 in der Darstellungsweise nach Fig. 3;
Fig. 8 einen weiteren Schnitt nach der Linie E-E in Fig. 5 gemäss einer alternativen Ausführungsform;
Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie F-F in Fig. 5 in der Darstellungsweise nach Fig. 7, darstellend einen horizontalen Fugenstoss zweier benachbarter Bauelemente mit tJberdruck- schläuchen, Sperrventilen und Saugschlauh;
Fig. 10 einen Schnitt nach der Linie F-F in Fig. 5, darstellend die Ausbildung des Anschlussbereiches wie in Fig. 4;
Fig. 11 einen Schnitt nach der Linie G-G in Fig. 5, darstellend einen vertikalen Fugenstoss zweier benachbarter Bauelemente mit Überdruckschläuchen;
Fig. 12 einen Schnitt nach der Linie H-H in Fig. 5;
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Fig. 13 in schematischer Darstellungsweise die Anordnung einer Anzahl Bauelemente der erfindungsgemässen Art in zwei parallelen Reihen und der Fugendichtungen bzw. der gegenseitigen Verankerung und die Abstützung an ein aussenliegendes Rahmenteil, die Verlegung von Hauptschläuchen und von daran angeschlossenen und vom Hauptschlauch aus aufgeblasenen Stichschläuchen , und
Fig. 14 in schematischer Darstellungsweise den Anschluss der Vakuumzellen einer reihenweisen Anordnung von Bauelementen mittels Sperrventilen und Saugschläuchen an eine Vakuumanlage.
In den Fig. 1 und 2 sind in schematischer Darstellungsweise die Hauptteile eines erfindungsgemäss gestalteten zweischaligen Bauelementes auseinandergezogen dargestellt. Darin bezeichnet 1, 1' jeweils allgemein ein - bezogen auf die zeichnerische Darstellung - oberes bzw. unteres Schalenteil.
Jedes dieser beiden vorzugsweise die gleiche Gestalt aufweisenden und daher in derselben Giess- bzw. Spritzform her stellbaren Schalenteile 1, 1' besitzen eine strukturierte Aus senfläche und umlaufende Seitenbegrenzungen 2, deren Rand fläche 2.1 (Fig. 4) als Dichtungsfläche gestaltet ist.
Zur Erstellung eines erfindungsgemäss en Bauelementes werden die Schalenteile 1, 1' unter Zwischenlage eines Dich tungselementes 4 so aneinander gebracht, dass ihre Hohl raumabschnitte einander deckungsgleich gegenüberliegen.
Mittels allenfalls entfernbaren Heftmitteln 3, beispielsweise
in den Bereich der Seitenbegrenzungen eingesetzten Hilfsschrauben, werden die beiden Schalenteile 1, 1' behelfsmässig miteinander verbunden. Hierauf wird über (nicht gezeigte) Anschlussmittel der Hohlraum im Innern der Schalenteile evakuiert. Bei der Herstellung der Bauelemente wird ein Unterdruck im Hohlraum erzeugt, der ca. 960 mbar entspricht, wodurch auf die beispielsweise bis 2,20 m breiten und an sich beliebig langen Schalenflächen ein resultierender Druck von ca. 4 103 Pa (im2) (ca. 400 kg/m2) einwirkt. Bei der Verlegung bzw. dem Einbau der Bauelemente an ihrem Bestimmungsort wird der Unterdruck auf vorzugsweise 700 mbar gesenkt. Dadurch resultiert ein auf die Schalenflächen einwirkender Aussendruck von ca. 3 104 Pa (N/m2).
Dieser relativ hohe Aussendruck muss von den Schalenteilen aufgenommen werden. Dies erfolgt einesteils durch die Strukturierung der Schalenoberfläche, und andernteils durch den Hohlraum zwischen den Schalenteilen eingebaute Abstützmittel. Letztere gehen aus der Fig. 3 hervor.
Die Struktur der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Schalenaussenfläche weist Längsstreifen von parabolisch gekrümmtem konkavem Querschnitt auf. Eine solche Strukturform weist bei derart stark aussendruckbelasteten Flächen schon von Natur aus leicht ersichtliche Vorteile auf. Indessen reicht eine solche Massnahme allein im Falle von relativ grossflächigen Bauelementen nicht zur Erzielung einer stabilen Konstruktion aus, obschon durch entsprechende Wahl der Pfeilhöhe der Krümmungsbereiche erhebliche Versteifungseffekte erzielbar sind. Weitere Mittel sind daher vorzusehen.
Wie auch aus Fig. 3 hervorgeht, ist im Stossbereich zwischen zwei benachbarten Längsstreifen 1.1 eine über die ganze Schalenlänge durchlaufende Verstärkungsrippe 6 eingeformt. Diese dient zur Aufnahme bzw. Zentrierung von im wesentlichen über die ganze Schalenfläche etwa gleichmässig verteilt angeordneten Kontaktstempeln 5, über welche, unter allfälliger Zwischenschaltung von Polsterstücken 7, die auf die Schalenteile 1 und 1' einwirkenden Druckkräfte gegeneinander abgestützt werden. Die Anzahl der Kontaktstempel 5 wird minimal gehalten, wenn es wichtig ist, dass das Bauelement optimale Wärmedämmeigenschaften besitzen soll.
Zur weiteren Aussteifung der Bauelemente sind eine Anzahl quer zu den Längsstreifen orientierte Stege 6' eingeformt, die im Falle der Fig. 1 als vorzugsweise über die ganze Bauelementbreite reichende Zugstege wirksam sind.
Als weiteres Stabilisierungsmittel bei einem erfindungsgemässen Bauelement kann eine Trennplatte 8 zwischen die auf oben beschriebene Weise bereits versteiften Schalenteile eingebaut werden. Diese Trennplatte 8 kann, wie später noch beschrieben wird, zusätzlich auch anderen Zwecken als zur Versteifung des Bauelementes dienen. Trennplatten 8 werden vorzugsweise in Bauelemente der erfindungsgemässen Art eingebaut, wo ihre nachstehend beschriebenen Vorteile von besonderer Bedeutung sind, vor allem bei Bauelementen, bei welchen eines der Schalenteile der Witterung ausgesetzt ist.
Durch die Trennplatte 8 wird der Hohlraum des Bauelementes in zwei Zellen 9 aufgeteilt. Längs des Schalenrander bzw. der Seitenbegrenzungen 2 wird der Rand der Trennplatte 8 zwischen das entsprechend gestaltete Dichtungselement 4 eingespannt. Auf ihrer Fläche werden die Kontaktstempel 5 über die Polsterstücke 7 abgestützt, so dass sich eine genau definierte Lage für die Trennplatte 8 im Innern des Bauelementes ergibt.
Aus den Fig. 5-10 geht eine Ausführungsform des erfin dungsgemässen Bauelementes hervor, dessen Hauptbestandteile bereits oben beschrieben sind. Gleichgeschaltete und/ode gleiche Funktionen ausübende Teile sind daher mit den glei chen Bezugszeichen wie in den Fig. 1-4 bezeichnet. Die
Struktur der in den Fig. 5 und 6 und wieder in auseinander gezogener Stellung gezeigten Schalenteile 1, 1' zeigt wiederum eine Anzahl paralleler Längsstreifen, jedoch mit paraboloid gekrümmtem konvexem Querschnitt. Eine solche Strukturform weist für durch grosse Aussendrücke belastete Flächen gleiche oder ähnliche Vorteile auf wie die Strukturform nach Fig. 1. Auch hier sind weitere zusätzliche Aussteifungsmassnahmen wie dort getroffen.
Die diesbezüglich in den Fig. 6, 7 und 8 gezeigten I(onstruktionsteile entsprechen den anhand der Fig. 1-4 beschriebenen gleichbezeichneten und sollen daher nicht mehr näher erläutert werden. Verwiesen sei dagegen nachstehend auf einige beiden Ausführungsformen eigene weitere Details.
Als Materialien für die Schalenteile der beschriebenen Bauelemente eignen sich je nach der vorgesehenen Anwendung:
1. Glasierter Asbestzement für feuer-, witterungs- und alterungsbeständige Bauelemente im eigentlichen Baugewerbe,
2. Hart-PVC für UV-, witterungs- und farbbeständige Bauelemente, ferner auch für solche, die gegen chemische Einflüsse aus der Luft beständig, schwer entflammbar und bis ca. - 400 C verwendbar sein sollen, und
3. Kunststoffplatten aus Polymethylacrylat oder aus glasfaserverstärktem Polyesterharz.
Bauelemente aus den Materialien gemäss den Ziffern 1 und 2 erfüllen die Anforderungen gemäss DIN 4102 und DIN 7748. Die Längsstreifen 1.1 werden etwa 50-60 cm breit gestaltet. Anstelle der Aufteilung in Streifen können die Elementflächen auch in quadratische oder andere Polygonflächen aufgeteilt werden, die jeweils für sich mit kontinuierlich konvex oder konkav verlaufender Oberflächenkrümmung gestaltet sind, oder Vertiefungen bzw. Erhöhungen mit kontinuierlichem oder mit eckigem Verlauf aufweisen können. Die mittels der Kontaktstempel 5 gebildeten Abstützpunkte zwischen den beiden Schalenteilen können jeweils an Eckpunkten der Polygonflächen angeordnet werden, und die Verstärkungsrippen 6 können in wenigstens grober Ausrichtung quer zum Bauelement laufen.
Bei Bauelementen aus transparentem Polymethylacrylat oder glasfaserverstärktem Polyesterharz kann die Trennplatte 8 aus Glas, stabilisiertem Alaun oder einem ähnlichen Material bestehen. Sie ist somit licht-, aber nur wenig wärmedurchlässig, so dass solche Bauelemente beispielsweise für Sheddachverglasungen von Industrie- und dgl. Bauten besonders geeignet sind. Ist das Bauelement mit nichttransparenten Schalenteilen 1, 1' versehen oder braucht es nicht lichtdurchlässig zu sein, so kann die Trennplatte 8 auch aus einem nur den Wärmedurchgang hemmenden ein- oder mehrschichtigen Material bestehen. Zum Ausgleich von thermischen Spannungen zwischen den beiden Schalenteilen werden die Polsterstücke 7 zweckmässig so gestaltet, dass eine Relatiwerschiebung der Kontaktstempel zur Plattenoberfläche möglich ist.
Zur Vermeidung von Druckunterschieden in den Zellen 9 beidseits der Platte 8 werden in dieser (nicht gezeigte) Durchtrittsöffnungen, z. B. Bohrungen von ca. 10 mm Durchmesser, angebracht. Thermische Spannungen zwischen den beiden Schalenteilen können auch durch die Verwendung von unterschiedlichen Materialien vermieden werden, wobei beispielsweise durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten die erwünschten Effekte erzielbar sind.
Durch das Vakuum und die Trennplatte 8 im Hohlraum des Bauelementes ist der Wärmedurchgang auf einen geringfügigen Wert senkbar. Der durch das Vakuum erleichterte Strahlungsdurchtritt kann durch entsprechende Gestaltung der Trennplatte gehemmt werden. Durch gekrümmte Ausbildung der Schalenoberfläche wird eine Direktreflexion der
Strahlung unterbunden. Wird für die Schalen nicht ein selbst luftundurchlässiges Material verwendet, so muss entweder ihre Innen- oder Aussenseite entsprechend beschichtet wer den. Das hierfür verwendete Beschichtungsmaterial kann gleichzeitig als Strahlungsschutz dienen.
Eine Steigerung der Wärmeisolierfähigkeit des Bauelementes ist dadurch erzielbar, indem anstelle von Luft ein Gas mit geringerer Wärmeleitfähigkeit in den Hohlraum eingeführt wird, wie beispielsweise Argon, Krypton, Xenon, Stickstoff usw. Es besteht weiter die Möglichkeit, durch Anwendung solcher Gase auch mit einem geringeren Unterdruck auszukommen, als wenn Luft im Hohlraum vorhanden ist.
Wo glatte Oberflächen bei Bauelementen der beschriebenen Art erwünscht sind, kann deren Oberfläche vor oder nach ihrem Einbau am Verwendungsort mit einem Kunststoffschaummaterial ausgeschäumt werden.
Für die Montage der Bauelemente sei auf die Fig. 4 und 9 bis 14 verwiesen, wobei die Fig. 4 und 9 bis 12 Details des Aneinanderfügens benachbarter Bauelemente, und die Fig. 13 und 14 Schemas zur Aufrechterhaltung der Verspannkräfte zum Halten der Platten am Ort bzw. zur Aufrechterhaltung des Vakuums zwischen den Schalenteilen zeigen. In den Fig. 4 und 10 ist jeweils der Anschluss einer Randpartie eines Bauelementes gemäss den Fig. 1 und 5 an ein Abstütz- oder Rahmenteil 20 dargestellt. Zwischen jedem der Seitenbegrenzungen 2, 2 der Schalenteile 1, 1' und dem Rahmenteil 20 ist ein schlauchförmiges Befestigungsglied 10 mit im wesentlichen quadratischer oder rechteckförmiger Aussenkontur und einer an eine Druckluftanlage anschliessbaren Bohrung 10' angeordnet.
Das Befestigungsglied 10 kann ein von einem weichen Kunststoffmaterial umgebener Schlauch von rundem Querschnitt sein, so dass sich die Aussenkontur des Kunststoffmaterials eng an die bezüglichen Kontaktbereiche der Seitenbegrenzungen 2 und des Rahmenteils 20 anzuschmiegen vermag. Durch Aufblasen der schlauchförmigen Befestigungsglieder 10 ist eine nachgiebige, sichere Halterung erzielbar. Wie die Fig. 9, 11 und 12 zeigen, werden vorzugsweise gleichgestaltete Befestigungsglieder 10 auch zwischen sich gegenüberliegende Seitenbegrenzungen benachbarter Bauelemente eingesetzt, um aus mehreren Bauelementen der erfindungsgemässen Art bestehende flächige Konstruktionen, z. B. nach Fig. 13, aufzubauen.
In Fig. 13 sind zwei Reihen aus einer Anordnung nebeneinanderliegender erfindungsgemässer Bauelemente 1 gezeigt, wobei beispielsweise diejenigen der oberen Reihe und die äusseren der untern Reihe an ein rahmenförmiges Abstützteil 20 angrenzen. Zu vorfabrizierten Einheiten 17 druckdicht zusammengesetzte Befestigungsglieder 10 in der Form von Überdruckschläuchen sind sowohl zwischen das Abstützteil 20 als auch zwischen die einzelnen Bauelemente eingefügt, wobei die mit 10 bezeichneten Überdruckschläuche als sogenannte Stichleitungen an Hauptschläuche 11 angeschlossen sind, die über ein nicht gezeigtes Ventil mit einer ebenfalls nicht gezeigten Druckluftquelle verbunden sind.
Bei der Montage der Bauelemente werden die passend vorbereiteten Einheiten 17 auf bereits aufgebaute Elemente aufgelegt bzw. in offengelassene Fugen (Fig. 11 und 12) eingefügt und dann aufgeblasen. Bei Fassaden können somit alle Fugen luft- und Wasserdicht und ohne Wärme- und Schallbrücken geschlossen werden. Durch die Gestaltung der Einheiten 17 als zweigliedrige druckmässig getrennte Anordnungen ist es auch möglich, ein einzelnes Schalenteil 1, 1' aus einer aus mehreren Elementen aufgebauten Anordnung auszubauen. Der Ausbau wird wie folgt vorgenommen: Die Luft aus dem Glied der Einheit 17, durch die das auszubauende Schalenteil gehalten ist, wird abgelassen und das Vakuum des bezüglichen Bauelementes entfernt. Nach dem Lösen der Heftmittel 3 des Elementes kann das gewünschte Schalenteil leicht weggenommen und ein neues eingesetzt werden.
Nach dem Wiederherstellen des Vakuums im Element und dem Aufpumpen des zuvor drucklos gemachten Gliedes der Einheit 17 ist die Auswechslung beendet.
Die Aufrechterhaltung des Vakuums in den Elementen nach deren Montage kann auf eine in Fig. 14 gezeigte Weise erfolgen. Mittels Saugschläuchen 13, die über Sperrventile 12 an jedes der Bauelemente 1 angeschlossen sind, wird ein Vakuum in den Elementen unterhalten. Die Bauelemente können einzeln oder gruppenweise mit einem Saugschlauch verbunden werden. In Fig. 14 sind drei Saugleitungen 13 gezeigt, an die jeweils drei beidseits anliegende Bauelemente über jeweils ein separates Ventil 12 angeschlossen sind. Die Saugleitungen 13 verlaufen, wie in Fig. 9 gezeigt, zweckmässig im Freiraum zwischen benachbarten Bauelementen. Sie werden ausserhalb der Elementenanordnung einer Sammelleitung 13.1 zugeführt, die mit einer Vakuumpumpe 14 verbunden ist, welche von einem Thermostaten 15 gesteuert wird.
Die Vakuumanlage enthält in jenen Fällen, wo in den Hohlraum der Bauelemente ein zusätzlich wärmedämmendes Gas eingeführt wird, ein Gasaustauschgefäss 16. Der Unterdruck in den Bauelementen wird durch eine Vakuumüberwachungseinrichtung 18 überwacht.
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PATENT CLAIMS
1. Self-supporting two-shell component having a cavity between the shells, in particular for use as a statically non-load-bearing component, the shells being supported against one another for the mutual transmission of external forces at contact points, characterized in that the component is exposed to a negative pressure in its cavity the atmospheric pressure.
2. Component according to claim 1, characterized in that the vacuum can be changed in its interior.
3. The component according to claim 1 or 2, characterized in that the two shells are made of airtight material and their cavity is closed airtight by a sealing seal (4) surrounding the shells.
4. Component according to one of claims 1 to 3, characterized in that the shells for receiving the atmospheric pressure are mutually supported by spacer members (5) arranged in the cavity.
5. Component according to one of claims 1 to 4, characterized in that the surface of the shells for absorbing the atmospheric pressure is divided into zones with a curved surface in relation to the negative pressure in the cavity.
6. Component according to claim 3 and 4, characterized in that the sealing seal and the spacer members (5) are intermediate layers which consist of a single-layer or multi-layer, deformable material.
7. Component according to one of claims 1 to 6, characterized in that the cavity between the shells is divided by a partition (8).
8. The component according to one of claims 1 to 7, characterized in that a gas with low thermal conductivity is filled in the cavity.
The invention relates to a self-supporting two-shell component having a cavity between the shells, in particular a statically non-load-bearing component, the shells being supported against one another at contact points for the mutual transmission of external forces.
It is known to manufacture two-shell walls from plastic or other similar materials at the factory and then to move them at the construction site. It is also known that in aircraft construction for the production of cell core elements, the gluing is carried out with a temporary vacuum.
Due to the modern skeleton construction in construction, the outer wall has lost its load-bearing function. It only has to fulfill the building physics tasks. The constructions for walls known to date in the building sector involve a great deal of work and are therefore associated with high costs. A later regrouping of wall elements without damage due to fastening points is usually only possible to a limited extent. To date, no components have been created in the construction sector that allow controlled heat, or cold and sound transmission in a large-area arrangement and at acceptable costs.
The object of the present invention is to create a self-supporting two-shell structural element of the type mentioned above, which can be used both for the production of fixed outer walls and for ceilings, fixed and movable partitions, windows, doors, gates and the like and this allows labor costs to be kept low thanks to a structurally simple design.
To solve this problem, a component is proposed which is characterized according to claim 1. A very important advantage of the invention is that the possibility of selecting the vacuum value inside the component means that its insulating properties for heat and sound conduction can be set within appropriate limits.
Embodiments of the invention are described below with reference to the drawing. Show in it:
1 shows, in a perspective, exploded view, the main parts of a two-shell structural element with surface sections at least approximately parabolically curved inward in cross-section and a separating plate lying between the shells;
Fig. 2 is a section along the line A-A in Fig. 1, also in an exploded view;
Fig. 3 is a section along the line B-B in Fig. 1, the parts being shown in the finished state of the component;
4 shows a section along the line C-C in FIG. 1 in the representation according to FIG. 3;
FIG. 5 shows, in a manner of representation similar to FIG. 1, a component of the type according to the invention with surface sections curved outward in cross section and a partition plate lying between the shells;
;
6 shows a section along the line D-D in FIG. 5 in the representation according to FIGS. 2 and 5;
FIG. 7 shows a section along the line E-E in FIG. 5 in the representation according to FIG. 3;
8 shows a further section along the line E-E in FIG. 5 according to an alternative embodiment;
9 shows a section along the line F-F in FIG. 5 in the representation according to FIG. 7, showing a horizontal joint between two adjacent structural elements with overpressure hoses, shut-off valves and suction hoses;
FIG. 10 shows a section along the line F-F in FIG. 5, showing the design of the connection area as in FIG. 4;
11 shows a section along line G-G in FIG. 5, showing a vertical joint between two adjacent structural elements with overpressure hoses;
Fig. 12 shows a section along the line H-H in Fig. 5;
;
13 shows, in a schematic representation, the arrangement of a number of structural elements of the type according to the invention in two parallel rows and the joint seals or the mutual anchoring and support on an external frame part, the laying of main hoses and branch hoses connected to them and inflated from the main hose, and
14 shows, in a schematic representation, the connection of the vacuum cells of a row-wise arrangement of components by means of shut-off valves and suction hoses to a vacuum system.
In FIGS. 1 and 2, the main parts of a two-shell structural element designed according to the invention are shown exploded in a schematic representation. 1, 1 'therein generally denotes an upper and lower shell part, respectively, based on the drawing.
Each of these two preferably the same shape and therefore adjustable shell parts 1, 1 'in the same casting or injection mold have a structured Aus senfläche and circumferential side boundaries 2, the edge surface 2.1 (Fig. 4) is designed as a sealing surface.
To create a component according to the invention, the shell parts 1, 1 'are brought together with the interposition of a sealing element 4 so that their hollow space sections are congruent opposite one another.
By means of removable stapling means 3, for example
Auxiliary screws inserted in the area of the side delimitations, the two shell parts 1, 1 'are temporarily connected to one another. The cavity in the interior of the shell parts is then evacuated via connection means (not shown). During the manufacture of the components, a negative pressure is generated in the cavity, which corresponds to approx. 960 mbar, whereby a resulting pressure of approx. 4 103 Pa (im2) (approx. 400 kg / m2). When laying or installing the components at their destination, the negative pressure is lowered to preferably 700 mbar. This results in an external pressure of approx. 3 104 Pa (N / m2) acting on the shell surfaces.
This relatively high external pressure must be absorbed by the shell parts. This is done partly through the structuring of the shell surface and partly through the hollow space between the shell parts. The latter emerge from FIG. 3.
The structure of the shell outer surface shown in FIGS. 1 and 2 has longitudinal strips with a parabolically curved concave cross section. In the case of surfaces that are heavily exposed to external pressure, such a structural shape naturally has advantages that are easily apparent. However, such a measure alone is not sufficient to achieve a stable construction in the case of relatively large-area components, although considerable stiffening effects can be achieved by appropriate selection of the arrow height of the curvature areas. Further funds are therefore to be provided.
As can also be seen from FIG. 3, a reinforcing rib 6 extending over the entire length of the shell is formed in the joint area between two adjacent longitudinal strips 1.1. This serves to accommodate or center contact stamps 5 which are substantially evenly distributed over the entire surface of the shell and by means of which, with the possible interposition of cushioning pieces 7, the pressure forces acting on the shell parts 1 and 1 'are supported against one another. The number of contact stamps 5 is kept to a minimum if it is important that the component should have optimal thermal insulation properties.
For further stiffening of the components, a number of webs 6 'oriented transversely to the longitudinal strips are formed, which in the case of FIG. 1 act as tension webs preferably extending over the entire width of the component.
As a further stabilizing means in a structural element according to the invention, a separating plate 8 can be installed between the shell parts already stiffened in the manner described above. As will be described later, this separating plate 8 can also serve other purposes than stiffening the component. Partition plates 8 are preferably installed in structural elements of the type according to the invention, where their advantages described below are of particular importance, especially in structural elements in which one of the shell parts is exposed to the weather.
The cavity of the component is divided into two cells 9 by the partition plate 8. The edge of the partition plate 8 is clamped between the correspondingly designed sealing element 4 along the shell edge or the side delimitation 2. The contact stamps 5 are supported on their surface via the padding pieces 7, so that a precisely defined position for the separating plate 8 in the interior of the component results.
5-10 shows an embodiment of the component according to the invention, the main components of which have already been described above. Identical parts and / or the same functions are therefore denoted by the same reference numerals as in FIGS. 1-4. The
The structure of the shell parts 1, 1 'shown in FIGS. 5 and 6 and again in an expanded position shows a number of parallel longitudinal strips, but with a paraboloidally curved convex cross section. Such a structural shape has the same or similar advantages as the structural shape according to FIG. 1 for surfaces loaded by large external pressures. Here, too, further additional stiffening measures are taken as there.
The structural parts shown in this regard in FIGS. 6, 7 and 8 correspond to those with the same designation described with reference to FIGS. 1-4 and should therefore not be explained in more detail. In contrast, reference is made below to some of the two specific embodiments.
The following materials are suitable for the shell parts of the components described, depending on the intended application:
1. Glazed asbestos cement for fire-, weather- and aging-resistant construction elements in the actual construction industry,
2. Rigid PVC for UV, weather and color-resistant components, and also for those that are resistant to chemical influences from the air, are flame-retardant and can be used up to approx. - 400 C, and
3. Plastic sheets made from polymethyl acrylate or from glass fiber reinforced polyester resin.
Construction elements made of the materials according to numbers 1 and 2 meet the requirements of DIN 4102 and DIN 7748. The longitudinal strips 1.1 are designed to be about 50-60 cm wide. Instead of being divided into strips, the element areas can also be divided into square or other polygon areas, each of which is designed with a continuously convex or concave surface curvature, or can have depressions or elevations with a continuous or angular course. The support points formed by means of the contact stamp 5 between the two shell parts can each be arranged at corner points of the polygonal surfaces, and the reinforcing ribs 6 can run in at least a rough orientation transversely to the component.
In the case of components made of transparent polymethyl acrylate or glass fiber reinforced polyester resin, the partition plate 8 can consist of glass, stabilized alum or a similar material. It is therefore light-permeable, but only slightly heat-permeable, so that such components are particularly suitable, for example, for shed roof glazing in industrial and similar buildings. If the component is provided with non-transparent shell parts 1, 1 'or if it does not need to be translucent, the separating plate 8 can also consist of a single-layer or multilayer material that only inhibits the passage of heat. In order to compensate for thermal stresses between the two shell parts, the cushion pieces 7 are expediently designed in such a way that the contact stamps can be shifted relative to the plate surface.
To avoid pressure differences in the cells 9 on both sides of the plate 8 are in this (not shown) through openings, for. B. holes of about 10 mm in diameter attached. Thermal stresses between the two shell parts can also be avoided by using different materials, with the desired effects being achievable, for example, by different coefficients of thermal expansion.
Due to the vacuum and the separating plate 8 in the cavity of the component, the heat transfer can be reduced to a slight value. The passage of radiation, which is facilitated by the vacuum, can be inhibited by designing the partition plate accordingly. The curved design of the shell surface creates a direct reflection of the
Radiation prevented. If a self-impermeable material is not used for the shells, either their inside or outside must be coated accordingly. The coating material used for this can also serve as protection against radiation.
An increase in the thermal insulation capacity of the component can be achieved by introducing a gas with lower thermal conductivity into the cavity instead of air, such as argon, krypton, xenon, nitrogen, etc. There is also the possibility of using such gases with a lower Negative pressure to get along as if there is air in the cavity.
Where smooth surfaces are desired for components of the type described, their surface can be foamed with a plastic foam material before or after their installation at the place of use.
For the assembly of the structural elements, reference is made to FIGS. 4 and 9 to 14, with FIGS. 4 and 9 to 12 showing details of the joining together of adjacent structural elements, and FIGS. 13 and 14 diagrams for maintaining the tensioning forces for holding the panels in place or to maintain the vacuum between the shell parts. 4 and 10 each show the connection of an edge part of a component according to FIGS. 1 and 5 to a support or frame part 20. Between each of the side boundaries 2, 2 of the shell parts 1, 1 'and the frame part 20, there is a tubular fastening member 10 with a substantially square or rectangular outer contour and a bore 10' that can be connected to a compressed air system.
The fastening member 10 can be a tube of round cross section surrounded by a soft plastic material, so that the outer contour of the plastic material is able to cling closely to the relevant contact areas of the side delimitations 2 and the frame part 20. By inflating the tubular fastening members 10, a flexible, secure mounting can be achieved. As FIGS. 9, 11 and 12 show, fastening members 10 of the same design are preferably also used between opposing side boundaries of adjacent components in order to make flat structures consisting of several components of the type according to the invention, e.g. B. according to FIG. 13 to build.
13 shows two rows of an arrangement of components 1 according to the invention lying next to one another, for example those of the upper row and the outer rows of the lower row adjoining a frame-shaped supporting part 20. To prefabricated units 17 pressure-tight assembled fastening members 10 in the form of overpressure hoses are inserted both between the support part 20 and between the individual components, with the overpressure hoses labeled 10 are connected as so-called stub lines to main hoses 11, which are connected to a valve (not shown) with a are also not shown connected compressed air source.
When assembling the components, the suitably prepared units 17 are placed on elements that have already been built up or inserted into joints that have been left open (FIGS. 11 and 12) and then inflated. In the case of facades, all joints can therefore be closed airtight and watertight and without heat or sound bridges. By designing the units 17 as two-part arrangements which are separate in terms of pressure, it is also possible to expand a single shell part 1, 1 'from an arrangement made up of several elements. The removal is carried out as follows: The air from the member of the unit 17, by which the shell part to be removed is held, is released and the vacuum of the relevant component is removed. After loosening the fastening means 3 of the element, the desired shell part can easily be removed and a new one inserted.
After the vacuum has been restored in the element and the previously depressurized member of the unit 17 has been inflated, the replacement is complete.
Maintaining the vacuum in the elements after they have been assembled can be done in a manner shown in FIG. A vacuum is maintained in the elements by means of suction hoses 13, which are connected to each of the structural elements 1 via shut-off valves 12. The components can be connected individually or in groups with a suction hose. In FIG. 14 three suction lines 13 are shown, to each of which three components lying on both sides are connected via a separate valve 12 each. As shown in FIG. 9, the suction lines 13 expediently run in the free space between adjacent components. Outside the arrangement of elements, they are fed to a collecting line 13. 1 which is connected to a vacuum pump 14 which is controlled by a thermostat 15.
In those cases where an additional heat-insulating gas is introduced into the cavity of the structural elements, the vacuum system contains a gas exchange vessel 16. The negative pressure in the structural elements is monitored by a vacuum monitoring device 18.